(57)【要約】【課題】蒸発器下部の氷成長を抑制することにより、熱交換効率を高めることである。【解決手段】圧縮機１１、放熱器１２、減圧装置１３、蒸発器１４を冷媒配管１５によって環状に接続して構成されるヒートポンプ装置において、複数列を有するフィンチューブ熱交換器である前記蒸発器において、前記蒸発器の下部の伝熱管の列数を減じたことにより、風速が向上し、蒸発温度が上昇する為、氷の発生を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成されるヒートポンプ装置であって、複数列を有するフィンチューブ熱交換器である前記蒸発器において、前記蒸発器の下部の伝熱管の列数を減じたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記列数を減じる位置が前記蒸発器の冷媒入口部であることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成されるヒートポンプ装置であって、複数列を有するフィンチューブ熱交換器である前記蒸発器において、前記蒸発器の各伝熱管の列方向の間隔を広い個所を設けたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記蒸発器の風上側列と風下側列のどちらか一方の前記伝熱管の列方向の間隔が広い個所の中心位置が、他方の前記伝熱管の列方向の間隔が広い個所と送風路中、重ならないことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記蒸発器の最下端に前記伝熱管の列方向の間隔が広い個所を設けないことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記蒸発器の下部の列数を減じた個所と複数列の境界線が風下側抵抗物の高さ以下に配置したことを特徴とする請求項５記載のヒートポンプ装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明にかかるヒートポンプ装置は、蒸発器に氷の成長を可能な限り抑制するヒートポンプ運転を実現し、ヒートポンプ給湯機やヒートポンプ式空気調和器等への利用として有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、ヒートポンプ式給湯装置は図１０に示すような圧縮機１１、放熱器１２、減圧装置１３、蒸発器１４を環状に冷媒配管１５で接続して構成される。そして、放熱器１２を介して、貯湯槽１６、ポンプ１７が環状に水配管１８により接続されている。図１１は、従来のフィンチューブ熱交換器を示すものである。図１１より、プレートフィン１、伝熱管２、Ｕベント３−ａ、蒸発器入口管４−ａ、蒸発器出口管４−ｂから構成されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−１５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、蒸発器中央部で凝縮した水は、フィン表面をつたって蒸発器下部に到達し、室外基板へ滴下し、室外へ排出される。しかし、蒸発器の風速は、図３の風速分布より、風速は中央部より上下部の方が速くなるため、特に、冬期条件（室外７／６℃）以下になると風速の遅い部分（上下部）は、速い部分（中央部）より蒸発器温度が低下する（蒸発器下部温度約０℃）。したがって、連続運転を行うと熱交換器下部に氷が成長するため、蒸発器能力低下に伴う性能低下や蒸発器の霜取り時に除霜運転時間の増加が発生する課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明のヒートポンプ装置は、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成されるヒートポンプ装置であって、複数列を有するフィンチューブ熱交換器である前記蒸発器において、前記蒸発器の下部の列数を減じたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２記載の本発明のヒートポンプ装置は、前記列数を減じる位置が前記蒸発器の冷媒入口部であることを特徴とする。
【０００６】
請求項３記載の本発明のヒートポンプ装置は、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成されるヒートポンプ装置であって、複数列を有するフィンチューブ熱交換器である前記蒸発器において、前記蒸発器の各伝熱管の列方向の間隔を広い個所を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項４記載の本発明のヒートポンプ装置は、前記蒸発器の風上側列と風下側列のどちらか一方の前記伝熱管の列方向の間隔が広い個所の中心位置が、他方の前記伝熱管の列方向の間隔が広い個所と送風路中、重ならないことを特徴とする。
【０００８】
請求項５記載の本発明のヒートポンプ装置は、前記蒸発器の最下端に前記伝熱管の列方向の間隔が広い個所を設けないことを特徴とする。
【０００９】
請求項６記載の本発明のヒートポンプ装置は、前記蒸発器の下部の列数を減じた個所と複数列の境界線が風下側抵抗物の高さ以下に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のヒートポンプ装置は、熱交換器下端の風速が向上し、氷の発生も無く効率の良い運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成されるヒートポンプ装置であって、複数列を有するフィンチューブ熱交換器である前記蒸発器において、前記蒸発器の下部の列数を減じたことにより、熱交換器下端の風速が向上し、氷の発生も無く効率の良い運転が可能となる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明の蒸発器の列数を減じた位置が、蒸発器の冷媒入口部であることにより、熱交換器下部の蒸発温度が上昇し、着氷を防止し効率の良い運転が可能となる。
【００１３】
第３の発明は、複数列を有するフィンチューブ熱交換器である前記蒸発器において、前記蒸発器の各伝熱管の列方向の間隔を広い個所を設けたことにより、間隔の広い個所の霜を除霜運転により完全に解かす事ができ、除霜運転後に前記蒸発器の霜や氷の解け残りを防止し、ヒートポンプ運転時に効率の良い運転が可能となる。
【００１４】
第４の発明は、特に第３のの発明の蒸発器であって、風上側列と風下側列のどちらか一方の前記伝熱管の列方向の間隔が広い個所の中心位置が、他方の前記伝熱管の列方向の間隔が広い個所と送風路中重ならないことにより、蒸発器吸込み口のどの部位でも伝熱管が風上または風下に存在する為、蒸発器吸熱量の損失が少なく効率の良い運転が可能となる。
【００１５】
第５の発明は、特に第３の発明の蒸発器の最下端に前記伝熱管の列方向の間隔が広い個所を設けないことにより、除霜運転時熱交換器最下端が伝熱管により温められ霜や氷の解け残りなく融解し、短時間で除霜運転を行うことが可能となり、ヒートポンプ運転時に効率の良い運転が可能となる。
【００１６】
第６の発明は、特に第５の発明の蒸発器であって、前記蒸発器の下部の列数を減じた個所と複数列の境界線が風下側抵抗物の高さ以下に配置したことにより、前記蒸発器１列部の下端より流れ落ちる凝縮水が前記風下側抵抗物の上面に滞留せず、室外へ排出することが可能である。
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１及び図２は、第１の実施例におけるヒートポンプ装置を示したものである。図１の蒸発器１４−ａの風下側にファン１９、ファンモータ２０、ファンモータ取付台２１、放熱器１２、断熱材２５が設けられ、基板２２、前板２３、天板２４で構成されているヒートポンプ装置の断面図である（圧縮機１１、減圧装置は別の部位に構成されている）。図２は蒸発器１４−ａの詳細図であり、プレートフィン１と伝熱管２（銅管）から成る複数列を有するフィンチューブ式熱交換器換器である。蒸発器１４−ａの伝熱管２は、冷媒分岐管入口４−ａ、伝熱管Ｕベンド３−ａ、伝熱管特殊ベンド３−ｂ、冷媒分岐管出口４−ｂを溶接することにより、冷媒通路（以下パスと呼ぶ）を構成し、更に前記蒸発器１４−ａの風上側下部を１列としている。
【００１９】
次に、本実施例の作用を説明する。図３は、本実施例と従来技術における蒸発器における風速分布を示したものである。これによれば、本実施例の蒸発器１４−ａは、熱交換器下部の通風抵抗を減少させることにより、蒸発器中央部に近い風速が得られる。特に、冬期条件（室外７／６℃）以下において、従来技術の例での蒸発器１４−ｂでは熱交換器下端の風速が低い為に氷が成長し、ヒートポンプ運転時の給湯（暖房）能力が減少し、更に氷を融解させるために長時間の除霜運転が必要となり積算能力としても減少するが、本実施例の蒸発器１４−ａでは、熱交換器下端の風速が向上し、氷の発生も無く効率の良い運転が可能となる。
【００２０】
（実施の形態２）
図４は、第２の実施例におけるヒートポンプ装置の蒸発器を示したものである。図４は、蒸発器１４−ａの１列部に蒸発器入口管４−ａを設け、Ｕベンド３−ａにより順次伝熱管２に接続している。
【００２１】
次に、本実施例の作用について説明する。図５は、蒸発器入口から出口までの温度分布を示したものである。これによれば、非共沸混合冷媒以外の冷媒においては、蒸発器温度は、入口の方が出口より高くなる。したがって、風速の低い前記蒸発器１４−ａの１列部に伝熱管入口を設けることにより、冬期条件（室外７／６℃）以下における熱交換器下部着氷を防止することが可能となり、効率の良い運転が可能となる。
【００２２】
（実施の形態３）
図６は、第３の実施例におけるヒートポンプ装置の蒸発器を示したものである。図６（ａ）は、伝熱管を等間隔に配した場合、蒸発器１４−ａにおける伝熱管を配しない伝熱管抜き部（銅管無し）２−ｂを段方向（高さ方向）に連続して設けず、伝熱管Ｕベンド３−ｂによる冷媒通路を構成している。
【００２３】
次に、本実施例における作用について説明する。蒸発器１４−ａは、吸込温度が低下（約２℃以下）になると熱交換器に霜が成長し、定期的に除霜運転を行い霜を解かす必要がある。図６（ｂ）のように伝熱管抜き部２−cを段方向（高さ方向）に連続すれば伝熱管抜き部の霜が解け残り、霜や氷の成長が発生する為、蒸発器能力低下に伴う性能低下や蒸発器の霜取り時に除霜運転時間の増加が発生する課題があるが、図６（ａ）は、蒸発器１４−ａにおける伝熱管抜き部（銅管無し）２−ｂを段方向（高さ方向）に連続して設けていないため、上下伝熱管の熱伝達により伝熱管抜き部２−ｂの霜は、除霜運転により完全に解かす事が可能となり、除霜運転後に前記蒸発器の霜や氷の解け残りを防止し、ヒートポンプ運転時に効率の良い運転が可能となる。
【００２４】
（実施の形態４）
図７（ａ）は、第４の実施例におけるヒートポンプ装置の蒸発器を示したものである。図７は、蒸発器１４−ａの伝熱管２が、風上と風下で銅管の抜き位置が重ならないことを特徴とする。具体的には、風上側の伝熱管抜き部２−ｂの上下の各々の伝熱管２の中心距離をαとした場合、風下側の冷媒抜き部２−ｂの中心線Ｘ（Ｘ方向）がα間に重ならないことである。図７（ｂ）は、α間にＸが重なる悪い実施例である。
【００２５】
次に、本実施例における作用について説明する。図７（ｂ）に示すように伝熱管抜き部２−ｂが風上と風下で重なる場合、Ｘ方向に通過する吸熱量がほとんど無いのに対し、図７（ａ）のように伝熱管抜き部２−ｂが風上と風下で重ならないため、蒸発器１４−ａの吸込み口のどの部位でも伝熱管２が風上または風下に存在する為、蒸発器吸熱量の損失が少なく効率の良い運転が可能となり、更に銅管の抜き本数分をコストダウンできる。
【００２６】
（実施の形態５）
図８（ａ）は、第五の実施例におけるヒートポンプ装置の蒸発器を示したものである。図８（ａ）は、蒸発器の最下端に伝熱管抜き部２−ｂを設けないことを特徴とする。
【００２７】
次に、本実施例における作用について説明する。蒸発器１４−ａにおける最下端は、ヒートポンプ運転及び除霜運転時共に熱交換器上部で発生した凝縮水が必ず通過する部位である。特に、図８（ｂ）に示すように熱交換器最下端を伝熱管抜き部２−cを構成すれば、除霜運転時、前記伝熱管抜き部２−cのフィン温度が上昇しないため、霜の解け残りが発生し氷の成長が発生、ファンロックや異常振動の発生要因となる。一方、 図８（ａ）に示す蒸発器の最下端に伝熱管抜き部２−ｂを設けない為、除霜運転時熱交換器最下端が伝熱管により温められ霜や氷の解け残りなく融解し、短時間で除霜運転を行うことが可能となり、ヒートポンプ運転時に効率の良い運転が可能となる。
【００２８】
（実施の形態６）
図９は、第６の実施例におけるヒートポンプ装置を示したものである。図９より、蒸発器１４−ａの風下側１列部の最下端から基板までの高さ（Ｌ）が風下側抵抗物から基板までの高さ（Ｈ）より低い（Ｈ＞Ｌ）構成となる。
【００２９】
次に、本実施例における作用について説明する。前記蒸発器は、運転時凝縮水を発生し、熱交換器下端から流下するが、本発明によれば前記蒸発器１列部の下端より流れ落ちる凝縮水が前記風下側抵抗物２５の上面に滞留せず、最悪でも前記風下側抵抗物の側面に到達し流れ落ち、室外へ排出することが可能である。凝縮水が風下側抵抗物の上面に滞留すると、低外気温時（約２℃以下）において氷となって成長し、ファンをブロックさせ、異常音異常振動の発生や吸熱能力の減少に伴う性能悪化、圧縮機信頼性の悪化を生じるため、本発明はこの問題を解決する有効である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ装置は、複数列を有するフィンチューブ式熱交換器である蒸発器の蒸発器の下部の列数を減じたことにより熱交換器下部の風速が向上し、氷の発生も無く効率の良い運転が可能となるため、ヒートポンプ給湯機及び空気調和機等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置の横断面図
【図２】本発明の実施の形態１における蒸発器の横断面図
【図３】本発明の実施の形態１における蒸発器温度分布の説明図
【図４】本発明の実施の形態２における蒸発器の横断面図
【図５】本発明の実施の形態２における蒸発器温度分布の説明図
【図６】本発明の実施の形態３における蒸発器の横断面図
【図７】本発明の実施の形態４における蒸発器の横断面図
【図８】本発明の実施の形態５における蒸発器の横断面図
【図９】本発明の実施の形態６における蒸発器の横断面図
【図１０】従来の実施例におけるヒートポンプ装置の冷凍サイクル図
【図１１】従来の実施例における蒸発器の横断面図
【符号の説明】
【００３２】
１  プレートフィン
２  伝熱管（銅管）
３  伝熱管（銅管ベンド）
３−ａ  Ｕベンド
３−ｂ  特殊ベンド
４  冷媒分岐管
４−ａ  蒸発器入口管
４−ｂ  蒸発器出口管
１１  圧縮機
１２  放熱器
１３  減圧装置
１４  蒸発器
１４−ａ  蒸発器（下端のみ１列）
１４−ｂ  蒸発器（全２列）
１５  冷媒配管
１６  貯湯槽
１７  ポンプ（ウォータポンプ）
１８  水配管
１９  ファンモータ
２０  ファン
２１  ファンモータ取付台
２２  基板
２３  前板
２４  天板
２５  断熱材
１５−ｃ  気相（過熱）域の冷媒状態
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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